一種硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的絡(luò)合劑輔助制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的絡(luò)合劑輔助制備方法，其特征在于包括如下步驟：a、化學反應(yīng)液的配制：按重量份計，將1份鎘鹽和0-50份有機小分子化合物溶于100份水或水/乙醇混合物中，在30-80℃下，充分攪拌配制成反應(yīng)液；b、硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的合成：將步驟a制得反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜，加入硫源反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60℃，加入反應(yīng)液總體積20-30%的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得不同晶型和形貌的硫化鎘納米材料。本發(fā)明專利技術(shù)的工藝簡單、成本低廉，可操作性強，能進一步滿足生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，具體涉及一種以絡(luò)合劑輔助合成具有不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的方法。本方法屬于納米材料的制備領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
具有特殊形貌、尺寸和層次的微/納米材料在基礎(chǔ)科學研究和實際應(yīng)用中具有重要的意義，已受到了人們廣泛的關(guān)注。而由低維納米材料作為初級結(jié)構(gòu)單元組裝的多級結(jié)構(gòu)更是研究的重點。因此，設(shè)計和制備具有特殊形貌、尺寸的多級結(jié)構(gòu)微/納米材料是多級結(jié)構(gòu)材料研究的重要課題之一。絡(luò)合劑輔助合成是近些年來興起的、被認為是最有潛力的制備多級結(jié)構(gòu)的合成方法之一。其原因在于絡(luò)合劑能夠與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，從而控制反應(yīng)速率，并且能吸附在晶體表面，控制晶體生成或聚集。例如，有人嘗試通過該方法制備多級結(jié)構(gòu)過渡金屬化合物，并取得了很好的結(jié)果。例如，Cao等人利用5-磺酸水楊酸為絡(luò)合劑，制備了不同形貌的Fe2O3納米材料、多級蜂窩狀結(jié)構(gòu)Ni (OH)2Xo3O4微球結(jié)構(gòu)等。Li等人以CTAB為表面活性劑制備了 Sr2Sb2O7多級花狀結(jié)構(gòu)。Xie等人以半胱氨酸為絡(luò)合物，利用生物礦化過程合成了·納米立方體組裝的寶塔狀PbS多級結(jié)構(gòu)。Qian等人以酒石酸為絡(luò)合劑，制備了蜂窩狀多孔Sr2S3微球。作為一類典型的窄帶半導(dǎo)體納米材料，CdS有著許多重要實際應(yīng)用，如發(fā)光二極管、平板顯示器、太陽能電池、光催化等。最近，除了納米粒子、納米棒、納米線、納米帶等常見形貌外，多級結(jié)構(gòu)CdS納米材料的制備也受到了重視。例如,有人通過在制備過程中加入添加劑、螯合劑等，已制備了海星狀硫化鎘、花狀硫化鎘、樹枝狀硫化鎘等。但到目前為止，系統(tǒng)地研究關(guān)于添加絡(luò)合物制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的報道較少。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以絡(luò)合劑輔助合成具有不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的方法。該方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可選擇性制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。所得的產(chǎn)物能進一步滿足生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。為實現(xiàn)這樣的目的，在本專利技術(shù)的技術(shù)方案中，以有機小分子化合物為修飾劑，以水或水/乙醇混合物為反應(yīng)溶劑，采用水熱法制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。首先將鋪鹽和有機小分子化合物溶于水中，制備反應(yīng)液。在反應(yīng)液中加入硫源后，進打水熱處理，控制溫度及反應(yīng)時間，即可得到不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。本專利技術(shù)提供，其特征在于包括如下步驟: a、化學反應(yīng)液的配制:按重量份計，將I份鎘鹽和0-50份有機小分子化合物溶于100份水或水/乙醇混合物中，在30-80°C下，充分攪拌配制成反應(yīng)液； b、硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的合成:將步驟a制得反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜，加入硫源，在80-200 1:下，反應(yīng)時間1-72小時，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60 0C，加入反應(yīng)液總體積20-30%的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得不同晶型和形貌的硫化鎘納米材料。所述的鎘鹽為硝酸鎘、氯化鎘、乙酸鎘、硫酸鎘中的一種或其組合。所述的有機小分子化合物為檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸三鈉、酒石酸二鈉、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或其組合。所述的硫源為硫脲、硫代乙酰胺、半胱氨酸、乙二硫醇、硫化鈉中的一種或其組合。所述硫源與鎘鹽的摩爾比為1:1-10:1。本專利技術(shù)的優(yōu)點在于:1、由于采用有機小分子化合物為修飾劑，使得硫化鎘納米晶體在生長和聚集過程中得到很好的控制，對硫化鎘納米粒子起到了較好的保護作用。另外，由于有些有機小分子化合物具有豐富的官能團，使得初級單元的硫化鎘納米粒子能自聚集成多級納米結(jié)構(gòu)。2、通過修飾劑的選擇可以制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。3、水熱法工藝簡單、成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。4、本專利技術(shù)的制備方法簡單，可操作性強，能進一步滿足生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例1所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖。圖2為本專利技術(shù)實施例1所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的掃描電鏡照片。 圖3為本專利技術(shù)實施例2所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的掃描電鏡照片。圖4為本專利技術(shù)實施例3所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖。圖5為本專利技術(shù)實施例3所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的掃描電鏡照片。圖6為本專利技術(shù)實施例4所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖。圖7為本專利技術(shù)實施例4所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的掃描電鏡照片。圖8為本專利技術(shù)實施例5所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖。圖9為本專利技術(shù)實施例5所得的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的透射電鏡照片。具體實施例方式以下通過具體的實施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進一步描述。以下的實施例是對本專利技術(shù)的進一步說明，而不限制本專利技術(shù)的范圍。實施例1: ①在一個50 ml的燒瓶中，將I份醋酸鎘、10份檸檬酸三鈉加入到100份水中，加熱到60°C并保持30分鐘，充分攪拌配制成反應(yīng)液。②將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有25 ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，加入硫脲(與醋酸鎘的摩爾比為1:1)，在160°C反應(yīng)24小時后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60°C，加入5 ml的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即獲得尺寸和形貌規(guī)則的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。圖1和圖2分別為制備的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖和掃描電鏡照片。由X-射線衍射圖(圖1)可見，硫化鎘為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。由掃描電鏡圖(圖2)可見，硫化鎘納米材料呈球形，尺寸約為250 nm。仔細觀察可知，硫化鎘球形結(jié)構(gòu)是由初級單元的納米粒子組裝而成的多級球。實施例2: ①在一個50 ml的燒瓶中，將I份醋酸鎘加到100份水中，加熱到30 °C并保持30分鐘，充分攪拌配制成反應(yīng)液。②將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有25 ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，加入硫脲(與醋酸鎘的摩爾比為10:1)，在140 °C反應(yīng)24小時后，反應(yīng)釜自然冷卻到約600C，加入5 ml的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即獲得硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。圖3是制備的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的掃描電鏡照片。由圖可見，硫化鎘為樹枝狀結(jié)構(gòu)。實施例3: ①在一個50 ml的燒瓶中，將I份硝酸鎘、20份檸檬酸加入到100份水/乙醇混合物中，加熱到30 °C并保持30分鐘，充分攪拌配制成反應(yīng)液。②將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有25 ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，加入硫代乙酰胺(與硝酸鎘的摩爾比為2:1 )，在200 °C反應(yīng)6小時后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60 °C，加入5 ml的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即獲得尺寸和形貌規(guī)則的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料。圖4和圖5分別為制備的硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的X-射線衍射圖和掃描電鏡照片。由X-射線衍射圖(圖4)可見，硫化鎘為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。由掃描電鏡圖(圖5)可見，硫化鎘納米材料呈球形， 尺寸約為I μπι。仔細觀察可知，硫化鎘球形結(jié)構(gòu)是由初級單元的納米片組裝而成的多級球。實施例4: ①在一個50 ml的燒瓶中，將I份氯化鎘、20份乙二胺加入到100份水/乙醇混合物中，加熱到30 °C并保持30分鐘，充分攪拌配制成反應(yīng)液。②將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有25 ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，加入半胱氨酸本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的絡(luò)合劑輔助制備方法，其特征在于包括如下步驟：a、化學反應(yīng)液的配制：按重量份計，將1份鎘鹽和0?50份有機小分子化合物溶于100份水或水/乙醇混合物中，在30?80?℃下，充分攪拌配制成反應(yīng)液；b、硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的合成：將步驟a制得反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜，加入硫源，在80?200?℃下，反應(yīng)時間1?72小時，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60?℃，加入反應(yīng)液總體積20?30%的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得不同晶型和形貌的硫化鎘納米材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的絡(luò)合劑輔助制備方法，其特征在于包括如下步驟: a、化學反應(yīng)液的配制:按重量份計，將I份鎘鹽和0-50份有機小分子化合物溶于100份水或水/乙醇混合物中，在30-80 1:下，充分攪拌配制成反應(yīng)液； b、硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納米材料的合成:將步驟a制得反應(yīng)液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜，加入硫源，在80-200 1:下，反應(yīng)時間1-72小時，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到約60 0C，加入反應(yīng)液總體積20-30%的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得不同晶型和形貌的硫化鎘納米材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硫化鎘多級結(jié)構(gòu)納...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱君，金彩虹，何丹農(nóng)，
申請(專利權(quán))人：上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：